CN112433537A - 一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统，其方法，包括：记录施工人员注册的人脸信息数据；将UAV(多旋翼无人机，Unmanned Aerial Vehicle)系统部署至铁塔组立施工作业现场；设计并写入用于避免撞击铁塔弯曲点的UAV飞行路线规划算法；UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频；判断是否存在施工人员冒名顶替情况；UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频。本发明实施例通过设置UAV既定航行过程航点，UAV自动拍摄过程航点作业，高效监督架空输电线路铁塔组立施工作业情况，识别是否存在冒名顶替现象，并有效控制现场检修人员的人身风险。
Description
技术领域
本发明涉及电力作业风险管控技术领域，尤其涉及一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统。
背景技术
随着我国社会经济快速发展，电网建设不断提速。输电线路铁塔组立是电网建设的主要内容，按照DL/T 5342-2018 110kV～750kV《架空输电线路铁塔组立施工工艺导则》、DL/T 5289-2013 1000kV《架空输电线路铁塔组立施工工艺导则》的相关规定，其组立常用方法包括倒落式抱杆整体组塔、内悬浮外拉线抱杆分解组塔、座地四摇臂抱杆分解组塔、流动式起重机分解组塔等。铁塔组立的工作复杂，施工安全保障的组织措施、安全措施和技术措施极为重要。在组塔作业过程中，相应级别安全监督人员及各单位安全生产管理负责人(监督人员或负责人)应严格按照《安全职责到位衡量标准》深入作业现场开展到位监督。但是，110千伏及其以上电压等级的输电线路杆塔高度大于7米，监督人员或负责人难以凭目测确保安全措施得以全面、及时、有效的落实。在此基础上，如何灵活地监督架空输电线路组塔施工作业，避免脱离监管，及时纠正违章行为，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统，通过设置多旋翼无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)既定航行过程航点，UAV自动拍摄过程航点作业，高效监督架空输电线路铁塔组立施工作业情况，识别是否存在冒名顶替现象，并有效控制现场检修人员的人身风险。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法，其方法，包括：
记录施工人员注册的人脸信息数据；
将UAV系统部署至铁塔组立施工作业现场；
设计并写入用于避免撞击铁塔弯曲点的UAV飞行路线规划算法；
UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频；
判断是否存在施工人员冒名顶替情况；
UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频。
所述记录施工人员注册的人脸信息数据，包括：电网应急指挥中心的工程师在开展铁塔组立施工作业之前已通过WebService服务接口或API二次开发接口将输电线路铁塔组立施工作业到位监督算法以及监督人员的人脸记录数据透过无线通信基站写入地面监控设备。
所述人脸信息包括证件照、相片格式下的两眼间距、表情、姿态角度、饰物、脸部区域、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、发色、肤色、人脸特殊表征。
所述UAV飞行路线规划算法，包括：
设置无人机在第1号铁塔起飞位置和最后拍摄位置的坐标分别是A(x11，y11，z11)、B(x1n，y1n，z1n)，确定飞行路线A、B两个位置的空间直线方程，
式中：x、y、z分别是指飞行路线A、B两个位置上的横、纵、竖坐标
求解第1号铁塔这段飞行路线上第i点di(x1i,y1i,z1i)到直线A、B之间的距离l1
式中：li是指A、B两个位置之间的距离
如果第1号铁塔这段飞行路线有n个航点，则航点至直线AB距离的最大值为lmax
lmax＝max(l1，l2，…，ln)
式中：lmax是指航点至直线AB距离的最大值
比较lmax与预设距离限值l的大小；若lmax<L，则该段飞行路线精简为直线AB；若lmax≥L，则保留lmax对应的坐标点D'，并以该点为界，把A、B两点之间的这段飞行路线分为AD'和D'B两部分；重复使用UAV飞行路线规划算法计算AD'和D'B两部分，直至各重新分段飞行路线上的点到对应直线的距离小于限值；
将A、B以及超过距离限值的坐标点按照时序依次连接，即得到优化处理后的UAV飞行路线。
所述UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频，包括：通过控制所述多旋翼无人机飞行至所述输电线路铁塔组立施工作业现场，对所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近的人脸信息与图像数据进行采集，以此构成所述图像数据。
所述判断是否存在施工人员冒名顶替情况，包括：利用多旋翼无人机通过无线通信基站与地面监控设备的无线连接关系，地面监控设备可获取到所述人脸信息和所述图像数据，调用已存储的所述人脸记录数据对人脸信息进行识别匹配，判断输电线路铁塔组立施工作业现场是否存在施工人员冒名顶替情况；
若所述输电线路铁塔组立施工作业现场无冒名顶替情况存在，则继续执行所述UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频；
若所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近有冒名顶替情况存在，则生成第一预警信息，并将第一预警信息传输至电网应急指挥中心。
一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督系统，其系统，包括：
采集模块，用于通过多旋翼无人机的图像采集设备采集输电线路铁塔组立施工作业现场的人脸图像与作业视频；
数据库，用于存储人脸图像与作业视频，包括注册库、实时库两部分，其中注册库用于存储已注册的施工人员静态人脸图像文件，实时库用于存储图像采集设备现场采集的实时作业视频文件；
识别模块，用于依据注册库中已注册的施工人员静态人脸图像文件、实时库中抓拍入库的现场人员动态人脸图像文件，判定作业现场是否存在冒名顶替作业人员；
反馈模块，用于向电网应急指挥中心反馈铁塔组立施工作业现场的实时情况，并及时发布关于冒名顶替参加现场作业的第一预警信息。
所述人脸信息包括两眼间距、表情、姿态角度、饰物、脸部区域、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、发色、肤色、人脸特殊表征。
所述注册库内图像文件的主要格式包括JPEG、BMP、PNG，实时库内视频文件的主要格式包括SVAC、H.264、H.265、MPEG-2、MPEG-4。数据库中存储的人脸图像和作业视频文件用于支持识别模块判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场人员的人脸信息，用于支持反馈模块将铁塔组立施工作业的实时视频文件传输至电网应急指挥中心情况。
所述识别模块，包括：属性、统计、检索、检测、比对、布控的分析功能，用于在判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场出现冒名顶替情况之后，生成第一预警信息，并将所述第一预警信息及其抓拍图像通过反馈模块传输至电网应急指挥中心。
本发明实施例提供的一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统，通过UAV图像采集设备实时采集输电线路铁塔组立施工作业现场的人脸图像与作业视频，可及时告警作业现场的施工人员冒名顶替情况，电网应急指挥中心可高效识别施工作业的风险，灵活地监督架空输电线路组塔施工作业，同时避免脱离监管，及时纠正违章行为，提高架空输电线路铁塔组立施工作业到位监督的执行水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法的流程示意图。
图2是一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法的组成示意图。
图3是UAV飞行路线规划算法的示意图。
图4是冒名顶替人员图像识别的原理图。
图5是一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参阅图1，图1是一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法的流程示意图。
参阅图2，图2是一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法的组成示意图。
一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法，基于面向架空输电线路作业到位监督的控制系统完成。控制系统包括无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)系统、电网应急指挥中心两大部分组成。其中，无人机系统包括UAV、无线通信基站1、地面监控设备、转运车辆；电网应急指挥中心包括数据采集服务器、无线通信基站2、交换机、应用程序服务器、Web服务器、工程师站。所述无人机系统与电网应急指挥中心通过无线通信基站1、无线通信基站2相互连接；所述UAV、地面监控设备、转运车辆通过无线通信基站1相互连接；所述数据采集服务器、无线通信基站2、应用程序服务器、Web服务器、工程师站通过交换机相互连接。
一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法，包括：
S101记录施工人员注册的人脸信息数据。电网应急指挥中心的工程师在开展铁塔组立施工作业之前已通过WebService服务接口或API二次开发接口将输电线路铁塔组立施工作业到位监督算法以及监督人员的人脸记录数据透过无线通信基站写入地面监控设备。其中所述人脸信息包括证件照(彩色或黑白)、相片格式下的两眼间距、表情、姿态角度、饰物、脸部区域、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、发色、肤色、人脸特殊表征。
S102将UAV系统部署至铁塔组立施工作业现场。以某220千伏输电线路出线T接工作为例，需组立双回路直线塔(规格ZSn2401)，其上部导线采用JL/LB20A-400/35型铝包钢芯铝绞线，地线采用一根JL/LB20A-70/40型铝包钢芯铝绞线。图中的面向架空输电线路作业到位监督的控制系统的现场应用示意图，所述电网应急指挥中心按照DLT 1248-2013《架空输电线路状态检修导则》的规定指派九名输电线路施工人员赴所述输电线路铁塔组立施工作业现场以开展铁塔组立施工作业，同时按照《安全职责到位衡量标准》的规定指派一名监督人员开展现场安全指导工作，并按照DLT 1482-2015《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》的规定，在所述UAV处于适航状态时对其进行控制起飞。
参阅图3，图3是UAV飞行路线规划算法的示意图。
S103设计并写入用于避免撞击铁塔弯曲点的UAV飞行路线规划算法。所述UAV飞行路线规划算法，包括：
设置无人机在第1号铁塔起飞位置和最后拍摄位置的坐标分别是A(x11，y11，z11)、B(x1n，y1n，z1n)，确定飞行路线A、B两个位置的空间直线方程，
式中：x、y、z分别是指飞行路线A、B两个位置上的横、纵、竖坐标
求解第1号铁塔这段飞行路线上第i点di(x1i,y1i,z1i)到直线A、B之间的距离l1
式中：li是指A、B两个位置之间的距离
如果第1号铁塔这段飞行路线有n个航点，则航点至直线AB距离的最大值为lmax
lmax＝max(l1，l2，…，ln)
式中：lmax是指航点至直线AB距离的最大值
比较lmax与预设距离限值l的大小；若lmax<L，则该段飞行路线精简为直线AB；若lmax≥L，则保留lmax对应的坐标点D'，并以该点为界，把A、B两点之间的这段飞行路线分为AD'和D'B两部分；重复使用UAV飞行路线规划算法计算AD'和D'B两部分，直至各重新分段飞行路线上的点到对应直线的距离小于限值；
将A、B以及超过距离限值的坐标点按照时序依次连接，即得到优化处理后的UAV飞行路线。
所述UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频，包括：
通过控制所述多旋翼无人机飞行至所述输电线路铁塔组立施工作业现场，对所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近的人脸信息与图像数据进行采集，以此构成所述图像数据。
S104UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频。通过控制所述多旋翼无人机飞行至所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近50米处且高于杆塔1米～2米的空域内，触发所述图像采集设备按照GA/T 1325-2017《安全防范人脸识别应用视频图像采集规范》的规定，对所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近的人脸信息与图像数据进行采集，以此构成所述图像数据。
参阅图4，图4是冒名顶替人员图像识别的原理图。
S105判断是否存在施工人员冒名顶替情况。利用所述多旋翼无人机通过所述无线通信基站与所述地面监控设备的无线连接关系，所述地面监控设备可获取到所述人脸信息和所述图像数据，此时优先按照GA/T922.6《人脸识别算法评测方法》的规定，调用已存储的所述人脸记录数据对所述人脸信息进行识别匹配，判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场是否存在施工人员冒名顶替情况，其相应的判断结果为：若所述输电线路铁塔组立施工作业现场无冒名顶替情况存在，则继续执行S106UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频；若所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近有冒名顶替情况存在，则生成所述第一预警信息，并将所述第一预警信息传输至电网应急指挥中心。
S106UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频。电网应急指挥中心通过UAV实时监督施工人员作业情况，及时纠正违章行为。
本发明实施过程包括：地面监控设备是判定抓拍图像中是否存在冒名顶替作业人员的基础数据，人脸识别库包括注册库、实时库两部分，其中注册库用于注册施工人员静态人脸图像数据，实时库用于支持动态人脸视频文件数据的抓拍入库。人脸识别功能是分析采集到的作业人员人脸抓拍图像，包括属性、统计、检索、检测、比对、布控等分析功能。
参阅图5，图5是一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督系统的结构示意图。
一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督系统，其系统，包括：
采集模块501，用于通过多旋翼无人机的图像采集设备采集输电线路铁塔组立施工作业现场的人脸图像与作业视频；
数据库502，用于存储人脸图像与作业视频，包括注册库、实时库两部分，其中注册库用于存储已注册的施工人员静态人脸图像文件，实时库用于存储图像采集设备现场采集的实时作业视频文件；
识别模块503，用于依据注册库中已注册的施工人员静态人脸图像文件、实时库中抓拍入库的现场人员动态人脸图像文件，判定作业现场是否存在冒名顶替作业人员；
反馈模块504，用于向电网应急指挥中心反馈铁塔组立施工作业现场的实时情况，并及时发布关于冒名顶替参加现场作业的第一预警信息。
所述人脸信息包括两两眼间距、表情、姿态角度、饰物、脸部区域、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、发色、肤色、人脸特殊表征。
所述注册库内图像文件的主要格式包括JPEG、BMP、PNG，实时库内视频文件的主要格式包括SVAC、H.264、H.265、MPEG-2、MPEG-4。数据库中存储的人脸图像和作业视频文件用于支持识别模块判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场人员的人脸信息，用于支持反馈模块将铁塔组立施工作业的实时视频文件传输至电网应急指挥中心情况。
所述识别模块503，包括：属性、统计、检索、检测、比对、布控的分析功能，用于在判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场出现冒名顶替情况之后，生成第一预警信息，并将所述第一预警信息及其抓拍图像通过反馈模块传输至电网应急指挥中心。
本发明实施例提供的一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统，通过UAV图像采集设备实时采集输电线路铁塔组立施工作业现场的人脸图像与作业视频，可及时告警作业现场的施工人员冒名顶替情况，电网应急指挥中心可高效识别施工作业的风险，灵活地监督架空输电线路组塔施工作业，同时避免脱离监管，提高架空输电线路铁塔组立施工作业到位监督的执行水平。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，ReadOnly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法及系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督方法，其特征在于，所述方法，包括：
记录施工人员注册的人脸信息数据；
将UAV系统部署至铁塔组立施工作业现场；
设计并写入用于避免撞击铁塔弯曲点的UAV飞行路线规划算法；
UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频；
判断是否存在施工人员冒名顶替情况；
UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述记录施工人员注册的人脸信息数据，包括：
电网应急指挥中心的工程师在开展铁塔组立施工作业之前已通过WebService服务接口或API二次开发接口将输电线路铁塔组立施工作业到位监督算法以及监督人员的人脸记录数据透过无线通信基站写入地面监控设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人脸信息包括证件照、相片格式下的两眼间距、表情、姿态角度、饰物、脸部区域、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、发色、肤色、人脸特殊表征。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UAV飞行路线规划算法，包括：
设置无人机在第1号铁塔起飞位置和最后拍摄位置的坐标分别是A(x11，y11，z11)、B(x1n，y1n，z1n)，确定飞行路线A、B两个位置的空间直线方程，
式中：x、y、z分别是指飞行路线A、B两个位置上的横、纵、竖坐标
求解第1号铁塔这段飞行路线上第i点di(x1i,y1i,z1i)到直线A、B之间的距离l1
式中：li是指A、B两个位置之间的距离
如果第1号铁塔这段飞行路线有n个航点，则航点至直线AB距离的最大值为lmax
lmax＝max(l1，l2，…，ln)
式中：lmax是指航点至直线AB距离的最大值
比较lmax与预设距离限值l的大小；若lmax<L，则该段飞行路线精简为直线AB；若lmax≥L，则保留lmax对应的坐标点D'，并以该点为界，把A、B两点之间的这段飞行路线分为AD'和D'B两部分；重复使用UAV飞行路线规划算法计算AD'和D'B两部分，直至各重新分段飞行路线上的点到对应直线的距离小于限值；
将A、B以及超过距离限值的坐标点按照时序依次连接，即得到优化处理后的UAV飞行路线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UAV搭载的图像采集设备实时采集作业现场的人脸信息与作业视频，包括：
通过控制所述多旋翼无人机飞行至所述输电线路铁塔组立施工作业现场，对所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近的人脸信息与图像数据进行采集，以此构成所述图像数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断是否存在施工人员冒名顶替情况，包括：
利用多旋翼无人机通过无线通信基站与地面监控设备的无线连接关系，地面监控设备可获取到所述人脸信息和所述图像数据，调用已存储的所述人脸记录数据对人脸信息进行识别匹配，判断输电线路铁塔组立施工作业现场是否存在施工人员冒名顶替情况；
若所述输电线路铁塔组立施工作业现场无冒名顶替情况存在，则继续执行所述UAV系统向电网应急指挥中心传输施工现场的实时作业视频；
若所述输电线路铁塔组立施工作业现场附近有冒名顶替情况存在，则生成第一预警信息，并将第一预警信息传输至电网应急指挥中心。
7.一种输电线路铁塔组立施工的可视化监督系统，其特征在于，所述系统，包括：
采集模块，用于通过多旋翼无人机的图像采集设备采集输电线路铁塔组立施工作业现场的人脸图像与作业视频；
数据库，用于存储人脸图像与作业视频，包括注册库、实时库两部分，其中注册库用于存储已注册的施工人员静态人脸图像文件，实时库用于存储图像采集设备现场采集的实时作业视频文件；
识别模块，用于依据注册库中已注册的施工人员静态人脸图像文件、实时库中抓拍入库的现场人员动态人脸图像文件，判定作业现场是否存在冒名顶替作业人员；
反馈模块，用于向电网应急指挥中心反馈铁塔组立施工作业现场的实时情况，并及时发布关于冒名顶替参加现场作业的第一预警信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述人脸信息包括两眼间距、左眼坐标、右眼坐标、眼睛颜色、肤色和人脸特殊表征。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述注册库内图像文件的主要格式包括JPEG、BMP、PNG，实时库内视频文件的主要格式包括SVAC、H.264、H.265、MPEG-2、MPEG-4。数据库中存储的人脸图像和作业视频文件用于支持识别模块判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场人员的人脸信息，用于支持反馈模块将铁塔组立施工作业的实时视频文件传输至电网应急指挥中心情况。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述识别模块，包括：
属性、统计、检索、检测、比对、布控的分析功能，用于在判断所述输电线路铁塔组立施工作业现场出现冒名顶替情况之后，生成第一预警信息之后，将所述第一预警信息及其抓拍图像通过反馈模块传输至电网应急指挥中心，并由电网应急指挥中心实时监督施工人员作业情况。
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